A Study on Plastic Deformation Resistance of Sn-Pb-RE Solder

The plastic deformation of solder joint depends on the plastic deformation resistance of solder. The studyon plastic deformation resistance of Sn-Pb-RE solder at room temperature shows that with the increase 0f RE content, theplastic deformation resistance of Sn-Pb-RE solder enhances. The microstructure investigation reveals'that the addition ofRE makes the microstructure of solder fine and homogeneous, which enhances hwher hardening and multi-sliding hardening. Moreover, RE on grain boundaries hinders the grain boundary sliding. Therefore, the deformation resistance ofsolder enhances. However, since it is very hard, the intermetallic compounds of RE near fracture surface will cause intergranular cracks around it.

PCB中耐高温有机可焊保护剂成膜机理及性能研究

印制电路板铜焊盘表面生成耐高温有机可焊保护剂(HT-OSP)膜是克服无铅高温回流焊工艺并获得良好焊点的关键。选用2-[(2,4-二氯苯基)甲基]-1H-苯并咪唑(C_(14)H_(10)Cl_(2)N_(2))作为成膜剂,在铜层表面生成了HT-OSP膜。理论计算结合对比实验,研究C_(14)H_(10)Cl_(2)N_(2)分子与Cu原子反应生成HT-OSP膜机理。基于量子化学密度泛函理论,模拟C_(14)H_(10)Cl_(2)N_(2)分子与Cu^(+)之间的络合反应;利用红外光谱对HT-OSP膜中的特征官能团进行表征;借助X射线光电子能谱测试HT-OSP膜中Cu元素的化合价;设计对比实验分析Cu^(2+)对生成HT-OSP膜的影响。结果表明:HT-OSP膜生成机理是C_(14)H_(10)Cl_(2)N_(2)分子与Cu原子发生反应生成HT-OSP膜并沉积在铜层表面,Cu^(2+)通过络合反应促进HT-OSP膜生长。另外,HT-OSP膜的分解温度高达531℃,HT-OSP膜保护的铜层放置在自然环境中180天没有被氧化,证明HT-OSP膜具有优异的耐热性和抗氧化性。

UV-阳离子杂化体系及其在喷墨阻焊中的应用研究

喷墨打印是一种较为新颖的无接触式印刷技术,高效、经济、环保的特点使其在阻焊制程中有广泛的发展前景。本研究通过对比紫外光固化涂层的固化速度、附着力和硬度等性能,从市售的5种阳离子单体中,优选出脂环族环氧单体3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(TTA-21)作为杂化体系的阳离子单体。选择质量比为2∶3的TTA-21/1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)混杂体系配方为研究对象,对其反应转化率、固化程度、热性能、热稳定性以及所制备油墨在阻焊中的应用进行研究。研究结果表明:(1)在LED光照下,自由基组分和阳离子组分均会发生聚合反应,自由基体系的反应速度快,且反应转化率更高;阳离子反应速度慢,且转化率相对低,短时间内持续的光照并不能显著提升阳离子的反应转化率;在光-热双重固化下,阳离子环氧开环聚合与自由基双键加成反应的反应程度增加,固化进行得更彻底。(2)杂化体系的固化产物存在两相,但是热重曲线显示只有一个失重曲线,说明杂化体系经过LED加热烘烤后,体系中可能形成了互穿交联网络结构;环氧组分和丙烯酸组分存在一定的微相分离结构,这种微相分离结构提升了固化膜的综合性能。(3)应用研究表明,制备的合格阻焊墨水黏度为8~14 mPa·s(45℃),表面张力在22 mN/m左右,粒径在135~150 nm范围,耐溶剂、耐酸碱和耐焊锡性能均可以满足阻焊墨水的要求。

新型水基高分子焊锡球表面处理剂及其性能研究

为解决焊锡球在长期存放与运输过程中易被氧化的问题,以Sn3.0Ag0.5Cu焊锡球为研究对象,研制出一种新型水基高分子焊锡球表面处理剂,此种表面处理剂是由苯并三氮唑和聚乙烯醇4000作为成膜剂,使用抗坏血酸作为抗氧化剂,并添加少量碱性配位剂与表面活性剂制成。表面处理剂处理后对焊锡球进行抗氧化性测试、剪切强度测试、空洞测试以及包覆情况测试与Raman光谱表征,结果表明:经此种表面处理剂处理后的焊锡球焊点剪切强度提高48%;焊锡球焊点空洞率低于4%,符合业内要求(低于15%)。上述结果说明此种表面处理剂处理过后的焊锡球会在表面形成一层致密的抗氧化薄膜,能提高焊球的抗氧化性能。

添加不同含量Ga对新型SnInAg无铅焊料合金耐酸碱性的影响研究

为改进Sn-11In-1.5Ag无铅焊料合金焊料的耐蚀性,采用失重法和电化学实验研究了Sn-11In-1.5Ag-xGa(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,质量分数,%)焊料合金在腐蚀环境中的腐蚀行为。利用扫描电镜(SEM)观察Sn-11In-1.5Ag-xGa焊料合金的表面形貌,利用X射线衍射仪(XRD)对焊料表面的腐蚀产物进行表征。结果表明:无论是在酸性还是碱性溶液中,添加的Ga均能提高Sn-11In-1.5Ag焊料合金的耐蚀性。随Ga含量的增加,焊料的耐蚀性也随之增强。对于相同成分的焊料合金,其耐蚀性在碱性溶液中优于酸性溶液。SEM观察表明,在Sn-11In-1.5Ag合金中加入Ga可以明显减轻焊料的腐蚀程度。XRD分析表明,焊料合金在酸性和碱性溶液中的腐蚀产物均为In_(2)O_(3)。

低分子量苯乙烯-马来酸酐树脂酯化物的制备与应用

采用溶液聚合法合成了多种低分子量苯乙烯-马来酸酐无规共聚物(SMA),然后加入甲基丙烯酸羟乙酯和催化剂,制备了适用于抗蚀抗电镀油墨领域的低成本酯化树脂(SMAH)。探究了不同溶剂、不同单体配比和不同温度条件对SMA分子量的影响。通过分子量测试表明,SMA的分子量受体系溶剂种类、单体配比和反应温度的影响,并且制备的树脂的最低分子量可达6000 g/mol以下。随后,对应用在油墨中自合成SMAH树脂的各项性能测试表明,阻焊油墨SMAH-3树脂的显影性、附着力和耐热性指标均正常,且其反射率和耐黄变性分别为86.5和0.36。因此,SMAH-3树脂可用于制备阻焊油墨。

湿度对功率半导体器件芯片焊料热阻的影响机理

近年来,湿度对功率器件热特性的影响成已为热点话题。然而,功率器件芯片焊料热阻受湿度的影响尚未被试验证实,且影响机理仍不明确。该文基于试验测试、算例、仿真模型,首次提出湿度对功率器件芯片焊料热阻的影响机理。结果表明,湿度能入侵器件,并在两方面影响器件结-散热器瞬态热阻抗:(1)芯片焊料;(2)器件壳表面接触热阻。进一步地,探究芯片焊料的热容、密度、热导率受湿度影响机理,并结合算例可知,若水汽含量占芯片焊料层内物质总量的0.1%,芯片焊料的热容、密度、热导率将变化为原来的101.9%、100.0135%、91.4%。已校准热特性的仿真模型表明,焊料层热容的增大会导致焊料层热阻下降(整体热阻不变),焊料层热导率的减小会导致整个器件热阻上升,两种情况共同作用,影响实际户外应用工况下功率器件的工作寿命。

Ga元素对低银系Sn-0.3Ag-0.7Cu焊料合金性能的影响

为改善SAC0307焊料合金的综合性能,在钎料中引入Ga元素。通过DSC、润湿铺展实验、拉伸试验、SEM、EDS以及XRD等手段探究不同质量分数Ga元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu-xGa(x=0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%)系焊料合金综合性能的影响。结果表明:Ga元素对低银系Sn-0.3Ag-0.7Cu-xGa焊料合金熔化温度以及熔程影响较小;Ga元素能够提高焊料合金的润湿性能,当Ga元素添加质量分数为0.6%时,焊料合金铺展率最大为67.55%,抗拉强度最大为40.18 MPa,这是由于焊料金属间化合物组织由长条状转化为不规则块状,细化程度最高;当Ga元素质量分数为0.8%时,增重比为0.21%,焊料合金的抗氧化性能最好,但只比质量分数为0.6%时少0.02%。因此根据焊料合金的综合性能确定Sn-0.3Ag-0.7Cu-xGa(x=0.6%)配方为最佳。

吡啶基咪唑衍生物合成及其在有机可焊保护剂中的应用

[目的]咪唑及其衍生物的水溶性较差,制备的有机可焊保护剂(OSP)不稳定,易出现浑浊或析出固体物质。[方法]以3,5-二氯吡啶-4-甲醛与1-苯基-1,2-丙二酮为原料,合成了2-(2,6-二氯-4-吡啶基)-4-苯基-5-甲基咪唑(DPN),将其用作OSP的主成膜物。使用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、核磁共振仪(NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)表征其结构。通过浸泡腐蚀、电化学分析、热重分析、回流焊测试、边缘浸焊测试等手段对DPN成膜之后的耐蚀性、耐热性和焊接性进行了研究。[结果]制备的DPN水溶性良好,对提高OSP的稳定性有利。DPN在铜表面的有效吸附和成膜能够很好地保护铜面不被腐蚀,赋予铜面优良的耐热性和可焊性。[结论]DPN可用作印制电路板有机可焊保护剂的主成膜物。

乳化工艺对无铅焊锡膏性能的影响

研究了乳化工艺温度对无铅焊锡膏性能的影响。制备出8组对应乳化工艺的助焊膏,将助焊膏经相同碾磨工艺碾磨后,分别与Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金焊锡粉混合搅拌,制备出焊锡膏,对助焊膏粒度、焊锡膏状态、焊锡膏润湿性和耐干性进行测试。结果表明:升高乳化温度和降低结束温度制备的助焊膏粒度显著变小;焊锡膏的状态和耐干性随乳化温度的升高和结束温度的降低得到明显改善,在允许范围内(95~110℃),乳化温度越高,焊锡膏整体性能越好;结束温度为50℃时效果最佳。

法兰端面防松片焊点疲劳寿命及分布优化研究

关于法兰端面防松片焊点疲劳寿命与焊点布置问题,如果根据焊接标准对工件焊点布置方案进行设计,可能会导致工件材料的性能得不到完全发挥,若在一些危险区域的焊点过少,则会导致焊接失败,焊点过多则会导致材料性能的破坏,焊接成本增加。因此,根据防松片焊点疲劳寿命与个数之间的关系,对防松片焊点布置方案进行了优化设计,提高法兰端面防松片焊点疲劳寿命性能。首先,对法兰端面防松片焊点布置方案进行了设计;其次,基于ANSYS建立了防松片焊接有限元模型,通过对焊接过程中热流密度分布的分析,采用高斯热源模型作为防松片焊接模型热源;通过对防松片焊点模型分析求解出了法兰端面防松片不同焊点布置方案的最大应变;最后,建立了焊点疲劳寿命预测模型,根据应变进行疲劳寿命预测并进行求解,求解出不同分布方案下焊点的疲劳寿命,并对数据进行高斯曲线拟合建立优化函数关系,通过拟合优化结果表明当防松片内圈焊点24个、外圈焊点30个同时作用在防松片上时,其焊点疲劳寿命能够得到较好的保持。

Plastic characterization and performance of SnAgCuBiNi/Cu lead-free BGA solder joints

Nanoindentation test is performed on study the plastic and creep properties of the Sn-Ag-Cu （SAC） lead-free ball grid array （ BGA ） solder joints. The dynamic hardness of two kinds of solder joints decreases with indentation depth increase. SACO705 BiNi/ Cu exhibits a higher ultimate dynamic hardness and a smaller indentation depth than SAC305/ Cu. Then the strain hardening phenomenon of SAC305/ Cu is more obvious compared to that of SACO705 BiNi/ Cu. The indentation creep of SACO705BiNi/ Cu solder joint is lower than that of SAC305/ Cu solder joint before and after thermal shock. The creep rate sensitive index of SACBiNi/Cu solder joint is lower than that of solder joint. SACO705BiNi/Cu solder joint is superior to SAC305/Cu solder joint in the anti-creep property. The plasticity of SACOTOSBiNi/Cu and SAC305/Cu solder joints are similar. Compared with SAC305 solder, the SACO705 BiNi solder pe^forms higher hardness and solder creep resistance and still maintains a good plasticity.

巯基羧酸类有机物对无氰亚硫酸盐体系电镀金的影响

通过直流电沉积、紫外-可见(UV-Vis)分光光度法、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段研究了3-巯基丙酸、巯基丁二酸、1-巯甲基环丙基乙酸和2-氨基-3-巯基丙酸4种巯基羧酸类有机物对无氰亚硫酸盐电镀金体系镀液稳定性和镀层性能的影响。结果表明:在pH 6.0~8.0范围内适量加入巯基丁二酸可以显著提高镀液的稳定性,这可能是因为巯基丁二酸与Au~+形成了稳定的配合物,镀液常温保存6个月仍清澈透明。在Au^(+)3 g/L、巯基丁二酸6.750 g/L、润湿剂3.4 mL/L、pH 6.0(柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲体系)、温度40℃、电流密度0.5 A/dm^(2)的条件下电镀10 min,能够得到厚度为1.5~2.0μm的镀金层,其表面均匀致密,结合力、耐蚀性及可焊性良好。

微流体系统在高功率裸芯片模块上的散热研究

为解决高热流密度功率裸芯片的散热问题,在功率模块腔体上设置了一种自闭环一体化微流道散热系统。将裸芯片共晶焊接到金刚石,再将金刚石共晶焊接到功率模块腔体,有效降低了裸芯片到功率模块腔体之间的传导热阻。通过实验和仿真探究了微流道形式和流道宽度对散热能力的影响。结果表明:相同条件下交联微流道散热性能较好,同时减小流道宽度,提高芯片温度性能。仿真结果与实验结果具有良好的一致性,最大误差为7.16%。提出的微系统具备较好的散热能力,在环境温度70℃下,可处理的芯片热流密度为320 W/cm^(2)。

磷含量对化学镀钯层性能的影响

通过改变化学镀钯液中次磷酸钠的质量浓度,制备了P质量分数分别为4.64%、5.05%、5.71%和6.70%的Pd镀层。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及电化学工作站分析了P含量对Pd镀层表面形貌、耐蚀性、晶态结构及可焊性的影响。结果表明:随着镀液中次磷酸钠质量浓度的增大,镀层的P质量分数增大,Pd镀层的表面微观形貌和耐蚀性均先改善后变差。当P质量分数为5.71%(即镀液中次磷酸钠的质量浓度为5 g/L)时,Pd镀层的表面形貌和耐蚀性均最佳。所得Pd镀层都是非晶态结构,并且可焊性良好。

P元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料抗氧化性、润湿性以及显微组织的影响

为改善Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料抗氧化性和润湿性差的问题,在钎料中添加了P元素,研究了微量P元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料抗氧化性、润湿性以及显微组织的影响。制备了含不同质量分数P元素的Sn-0.3Ag-0.7Cu-xP(x=0%,0.005%,0.010%,0.015%,0.020%)钎料。以实验的方式测试了钎料的抗氧化性以及润湿性,并使用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察了显微组织。结果表明:随着P含量的增加,钎料的抗氧化性和润湿性显著提高。当P含量达到0.020%时,与不添加P元素的钎料相比,在250℃保温30 min后的氧化渣质量由2.25 g减少到0.79 g。此时,钎料的铺展面积和润湿力也达到最大,分别为65.74 mm^(2)和5.04 mN,润湿时间为0.96 s。添加微量P元素未改变钎料的相组成,其显微组织主要由β-Sn、Ag_(3)Sn与Cu_(6)Sn_(5)三种相构成。随着P含量的增加,Ag_(3)Sn的形态由粒状向片状转变。

P、Ga元素对SnCu0.7无铅焊料抗氧化性的影响

通过静态和动态氧化实验研究了P、Ga元素对SnCu0.7无铅焊料抗氧化性的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)研究了氧化渣中的物相及元素分布。静态氧化实验表明:P能有效提高SnCu 0.7在270℃的抗氧化性,且随着P含量的增加,合金氧化渣量先减少后增加,P含量为10-4时氧化渣量最小;而添加Ga后焊料在270℃和400℃都具有良好的抗氧化性。动态氧化实验表明:P、Ga元素会在氧化渣中富集;添加P可以显著提高SnCu0.7的动态抗氧化行为,而添加Ga后产生粘渣降低了动态抗氧化性;P与Ga共同加入时,可形成Ga-P复杂氧化物存在于氧化渣中,从而抑制Ga的活性使焊料不产生粘渣;添加Ga能够提高SnCu0.7-100P的抗氧化温度,但是会加速P的消耗速率,从而降低合金的抗氧化时间。

电子组装用Sn-Sb系无铅钎料研究进展

Sn-Sb系钎料的熔点比Sn-38Pb钎料的熔点高约60℃,并且Sn-Sb系钎料在高温下仍然具有稳定的微观组织及良好的机械性能和抗蠕变性能,所以Sn-Sb系钎料具有应用在高温环境中的能力。许多研究者通过合金化或者添加纳米颗粒的方法来进一步改善Sn-Sb系钎料的综合性能,目前对Sn-Sb系钎料的界面反应和熔化特性的研究相对较少。叙述了国内外关于Sn-Sb系钎料的研究进展,阐述了合金化和颗粒强化对Sn-Sb系钎料的显微组织、界面反应、力学性能、润湿性、熔化特性和抗蠕变性能的影响,探究了钎料在改性方面的成果。总结了目前对Sn-Sb系钎料研究的不足之处和发展的趋势,以期为日后的研究提供相关的理论指导。

烙铁测试仪电参数的校准方法研究

首先,分析了烙铁测试仪目前的校准现状;其次,指出依据JJF 1629—2017《烙铁温度计校准规范》无法满足烙铁测试仪全项目的校准;然后,参考校准电压及电阻的相关规程规范,对烙铁测试仪的漏电电压及接地阻抗校准方法进行研究;最后,以型号为HAKKO FG-101的烙铁测试仪为例,介绍用多功能校准器作为标准器校准烙铁测试仪的漏电电压及接地阻抗的方法。